Amplificador de emisor común: características, polarización, ejemplos resueltos

Esta configuración se conoce como configuración de emisor común porque aquí el emisor se utiliza como terminal negativo común para la señal base de entrada y la carga de salida. En otras palabras, el terminal emisor se convierte en el terminal de referencia para las etapas de entrada y salida (es decir, común a los terminales base y colector).

El amplificador de emisor común es la configuración de transistor más comúnmente utilizada que se puede ver en la figura 3.13 a continuación para los transistores pnp y npn.

Básicamente, aquí el terminal de la base del transistor se usa como entrada, el colector se configura como la salida y el emisor está cableado en común para ambos (por ejemplo, si el transistor es NPN, el emisor puede unirse a la referencia de la línea de tierra), de ahí su nombre como emisor común. Para un FET, el circuito análogo se denomina amplificador de fuente común.

Características comunes de los emisores

Al igual que configuración de base común aquí también dos rangos de características vuelven a ser esenciales para explicar completamente la naturaleza de la configuración de emisor común: uno para el circuito de entrada o emisor base y el siguiente para el circuito de salida o colector-emisor.

Estos dos conjuntos se muestran en la Fig. 3.14 a continuación:

Las direcciones de flujo de corriente para el emisor, el colector y la base se indican según la regla convencional estándar.

Aunque la configuración ha cambiado, la relación para el flujo actual que se estableció en nuestra configuración base común anterior todavía se aplica aquí sin modificaciones.

Esto puede representarse como: I ES = Yo C + Yo B y yo C = Yo ES .

Para nuestra configuración actual de emisor común, las características de salida indicadas son una representación gráfica de la corriente de salida (I C ) versus voltaje de salida (V ESTA ) para un conjunto seleccionado de valores de corriente de entrada (I B ).

Las características de entrada pueden verse como un gráfico de la corriente de entrada (I B ) contra la tensión de entrada (V SER ) para un conjunto dado de valores de voltaje de salida (V ESTA )

Observe que las características de la figura 3.14 indican el valor de I B en microamperios, en lugar de miliamperios para IC.

También encontramos que las curvas de I B no son perfectamente horizontales como las conseguidas para ES en la configuración de base común, lo que implica que el voltaje de colector a emisor tiene la capacidad de afectar el valor de la corriente de base.

La región activa para la configuración de emisor común puede entenderse como la sección del cuadrante superior derecho que posee la mayor cantidad de linealidad, es decir, el área específica donde las curvas para I B tienden a ser prácticamente rectas y distribuidas uniformemente.

En la figura 3.14a, esta región se puede observar en el lado derecho de la línea vertical discontinua en V Cesate y sobre la curva de yo B igual a cero. La región a la izquierda de V Cesate se conoce como la región de saturación.

Dentro de la región activa de un amplificador de emisor común, la unión colector-base tendrá polarización inversa, mientras que la unión base-emisor estará polarizada hacia adelante.

Si recuerda, estos fueron exactamente los mismos factores que persistieron en la región activa de la configuración de base común. La región activa de la configuración de emisor común podría implementarse para amplificación de voltaje, corriente o potencia.

La región de corte para la configuración de emisor común no parece estar bien caracterizada en comparación con la de la configuración de base común. Observe que en las características del colector de la figura 3.14 el I C no corresponde realmente a cero mientras yo B es cero.

Para la configuración de base común, siempre que la corriente de entrada I ES sucede que está cerca de cero, la corriente del colector se vuelve igual solo a la corriente de saturación inversa I QUÉ , para que la curva I ES = 0 y el eje de voltaje era uno, para todas las aplicaciones prácticas.

La causa de esta variación en las características del colector podría evaluarse con las modificaciones apropiadas de las Ecs. (3.3) y (3.6). como se indica a continuación:

Al evaluar el escenario discutido anteriormente, donde IB = 0 A, y al reemplazar un valor típico como 0,996 por α, podemos lograr una corriente de colector resultante como se expresa a continuación:

Si consideramos yo CBO como 1 μA, la corriente de colector resultante con I B = 0 A sería 250 (1 μA) = 0,25 mA, como se reproduce en las características de la figura 3.14.

En todas nuestras discusiones futuras, la corriente del colector establecida por la condición I B = 0 μA tendrá la notación determinada por la siguiente ecuación. (3,9).

Las condiciones basadas en la corriente recién establecida anterior se pueden visualizar en la siguiente Fig. 3.15 usando sus direcciones de referencia como se describe anteriormente.

Para permitir la amplificación con distorsiones mínimas en el modo de emisor común, el corte lo establece la corriente de colector I C = Yo CEO.

Significa el área justo debajo de mí. B = 0 μA debe evitarse para garantizar una salida limpia y sin distorsiones del amplificador.

Cómo funcionan los circuitos emisores comunes

En caso de que desee que la configuración funcione como un interruptor lógico, por ejemplo con un microprocesador, la configuración presentará un par de puntos de operación de interés: primero como punto de corte y el otro como región de saturación.

Idealmente, el límite puede establecerse en I C = 0 mA para el V especificado ESTA Voltaje.

Desde el yo CEO i s normalmente bastante pequeño para todos los BJT de silicio, el corte podría implementarse para cambiar acciones cuando B = 0 μA o I C = Yo CEO

Si recuerda en nuestra configuración base común, el conjunto de características de entrada se estableció aproximadamente a través de una línea recta equivalente que conduce al resultado V SER = 0,7 V, para todos los niveles de I ES que fue mayor que 0 mA

También podemos aplicar el mismo método para una configuración de emisor común, que producirá el equivalente aproximado que se muestra en la figura 3.16.

Figura 3.16 Equivalente lineal por partes para las características del diodo de la figura 3.14b.

El resultado cumple con nuestra deducción anterior según la cual el voltaje del emisor base para un BJT dentro de la región activa o el estado ON será de 0.7V, y este será fijo independientemente de la corriente base.

Ejemplo práctico resuelto 3.2

Cómo polarizar un amplificador de emisor común

La polarización de un amplificador de emisor común de forma adecuada se podría establecer de la misma manera que se implementó para el red de base común .

Suponga que tiene un transistor npn tal como se indica en la figura 3.19a y desea imponer una polarización correcta a través de él para establecer el BJT en la región activa.

Para esto, necesitaría indicar primero el I ES dirección como lo demuestran las marcas de flecha en el símbolo del transistor (ver Fig. 3.19b). Después de esto, necesitaría establecer las otras direcciones actuales estrictamente según la relación legal actual de Kirchhoff: I C + Yo B = Yo ES.

Posteriormente, hay que introducir las líneas de alimentación con polaridades correctas complementando las direcciones de I B y yo C como se indica en la figura 3.19c, y finalmente concluya el procedimiento.

De manera similar, un pnp BJT también podría estar sesgado en su modo de emisor común, para esto simplemente debe invertir todas las polaridades de la Fig. 3.19

Aplicación tipica:

Amplificador de voltaje de baja frecuencia

A continuación se muestra una ilustración estándar del uso de un circuito amplificador de emisor común.

El circuito acoplado a CA funciona como un amplificador de cambio de nivel. En esta situación, se supone que la caída de voltaje entre la base y el emisor es de alrededor de 0,7 voltios.

El condensador de entrada C elimina cualquier elemento de CC de la entrada, mientras que las resistencias R1 y R2 se utilizan para polarizar el transistor para permitir que esté en condición activa para todo el rango de la entrada. La salida es una réplica invertida del componente de CA de la entrada que ha sido aumentada por la relación RC / RE y movida a través de una medida decidida por las 4 resistencias.

Debido al hecho de que RC es normalmente bastante masivo, la impedancia de salida en este circuito podría ser realmente sustancial. Para minimizar esta preocupación, RC se mantiene lo más pequeño posible y el amplificador está acompañado por un búfer de voltaje como un seguidor de emisor.

Circuitos de radiofrecuencia

Amplificadores de emisor común a veces también se utilizan en circuitos de radiofrecuencia , como para amplificar las señales débiles recibidas a través de una antena. En casos como este, comúnmente se sustituye por la resistencia de carga que incluye un circuito sintonizado.

Esto se puede lograr para restringir el ancho de banda a una banda delgada estructurada a lo largo de la frecuencia operativa deseada.

Más concretamente, permite que el circuito funcione a frecuencias más grandes porque el circuito sintonizado le permite hacer resonar cualquier capacitancia entre electrodos y de funcionamiento, que generalmente prohíben la respuesta de frecuencia. Los emisores comunes también pueden usarse ampliamente como amplificadores de bajo ruido.